1. Overzicht van cryogeen staal
1) De technische vereisten voor staal voor lage temperaturen zijn over het algemeen: voldoende sterkte en voldoende taaiheid in een omgeving met lage temperaturen, goede lasprestaties, verwerkingsprestaties en corrosieweerstand, enz. Waaronder de taaiheid bij lage temperaturen, dat wil zeggen het vermogen het voorkomen en uitbreiden van brosse breuken bij lage temperaturen is de belangrijkste factor. Daarom schrijven landen doorgaans een bepaalde slagvastheidswaarde bij de laagste temperatuur voor.
2) Van de componenten van lagetemperatuurstaal wordt algemeen aangenomen dat elementen zoals koolstof, silicium, fosfor, zwavel en stikstof de taaiheid bij lage temperaturen verslechteren, en fosfor is het schadelijkst, dus vroege defosforisatie bij lage temperaturen zou moeten zijn uitgevoerd tijdens het smelten. Elementen zoals mangaan en nikkel kunnen de taaiheid bij lage temperaturen verbeteren. Voor elke 1% toename van het nikkelgehalte kan de brosse kritische overgangstemperatuur met ongeveer 20°C worden verlaagd.
3) Het warmtebehandelingsproces heeft een beslissende invloed op de metallografische structuur en korrelgrootte van staal bij lage temperaturen, wat ook de taaiheid bij lage temperaturen van staal beïnvloedt. Na een afschrik- en temperbehandeling is de taaiheid bij lage temperaturen duidelijk verbeterd.
4) Volgens de verschillende warmvervormingsmethoden kan staal op lage temperatuur worden onderverdeeld in gietstaal en gewalst staal. Afhankelijk van het verschil in samenstelling en metallografische structuur kan lagetemperatuurstaal worden onderverdeeld in: laaggelegeerd staal, 6% nikkelstaal, 9% nikkelstaal, chroom-mangaan of chroom-mangaan-nikkel austenitisch staal en chroom-nikkel austenitisch roestvrij staal wachten. Laaggelegeerd staal wordt over het algemeen gebruikt in een temperatuurbereik van ongeveer -100°C voor de vervaardiging van koelapparatuur, transportapparatuur, vinylopslagruimten en petrochemische apparatuur. In de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Japan en andere landen wordt 9% nikkelstaal veel gebruikt in constructies met lage temperaturen bij 196°C, zoals opslagtanks voor de opslag en het transport van vloeibaar biogas en methaan, apparatuur voor de opslag van vloeibare zuurstof en productie van vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof. Austenitisch roestvast staal is een zeer goed constructiemateriaal bij lage temperaturen. Het heeft een goede taaiheid bij lage temperaturen, uitstekende lasprestaties en een lage thermische geleidbaarheid. Het wordt veel gebruikt in velden met lage temperaturen, zoals transporttankers en opslagtanks voor vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof. Omdat het echter meer chroom en nikkel bevat, is het duurder.
2. Overzicht van lasconstructies van staal bij lage temperatuur
Bij het selecteren van de lasconstructiemethode en constructieomstandigheden van lagetemperatuurstaal ligt de focus van het probleem op de volgende twee aspecten: het voorkomen van verslechtering van de taaiheid bij lage temperaturen van de lasverbinding en het voorkomen van het optreden van lasscheuren.
1) Afschuining
De groefvorm van lasverbindingen van lage temperatuurstaal verschilt in principe niet van die van gewoon koolstofstaal, laaggelegeerd staal of roestvast staal en kan zoals gebruikelijk worden behandeld. Maar voor 9Ni Gang is de openingshoek van de groef bij voorkeur niet minder dan 70 graden, en de stompe rand is bij voorkeur niet minder dan 3 mm.
Alle lage temperatuur staalsoorten kunnen worden gesneden met een autogeenbrander. Alleen is de snijsnelheid iets langzamer bij het gassnijden van 9Ni-staal dan bij het gassnijden van gewoon koolstofconstructiestaal. Als de dikte van het staal groter is dan 100 mm, kan de snijkant vóór het gassnijden worden voorverwarmd tot 150-200°C, maar niet meer dan 200°C.
Gassnijden heeft geen nadelige gevolgen voor de gebieden die door de laswarmte worden beïnvloed. Door de zelfhardende eigenschappen van nikkelhoudend staal zal het snijvlak echter uitharden. Om de bevredigende prestatie van de lasverbinding te garanderen, kunt u het beste een slijpschijf gebruiken om het oppervlak van het snijvlak schoon te slijpen vóór het lassen.
Booggutsen kan worden gebruikt als de lasrups of het basismetaal moet worden verwijderd tijdens het lassen. Het oppervlak van de inkeping moet echter nog steeds schoon worden geschuurd voordat het opnieuw wordt aangebracht.
Gutsen met oxyacetyleenvlam mag niet worden gebruikt vanwege het gevaar van oververhitting van het staal.
2) Keuze van de lasmethode
Typische lasmethoden die beschikbaar zijn voor lage-temperatuurstaal zijn onder meer booglassen, ondergedompeld booglassen en argonbooglassen met gesmolten elektroden.
Booglassen is de meest gebruikte lasmethode voor lagetemperatuurstaal en kan in verschillende lasposities worden gelast. De warmte-inbreng bij het lassen bedraagt ongeveer 18-30KJ/cm. Als een elektrode met een laag waterstofgehalte wordt gebruikt, kan een volledig bevredigende lasverbinding worden verkregen. Niet alleen de mechanische eigenschappen zijn goed, maar ook de kerftaaiheid is behoorlijk goed. Bovendien is de booglasmachine eenvoudig en goedkoop, is de investering in apparatuur klein en wordt deze niet beïnvloed door de positie en richting. voordelen zoals beperkingen.
De warmte-inbreng bij ondergedompeld booglassen van lagetemperatuurstaal bedraagt ongeveer 10-22 KJ/cm. Vanwege de eenvoudige uitrusting, hoge lasefficiëntie en gemakkelijke bediening wordt het veel gebruikt. Vanwege het warmte-isolerende effect van het vloeimiddel zal de afkoelsnelheid echter worden vertraagd, waardoor er een grotere neiging bestaat om hete scheuren te genereren. Bovendien kunnen onzuiverheden en Si vaak via het vloeimiddel in het lasmetaal terechtkomen, wat deze neiging verder zal bevorderen. Let daarom bij het gebruik van ondergedompeld booglassen op de keuze van de lasdraad en het vloeimiddel en ga voorzichtig te werk.
De verbindingen die worden gelast door lassen met CO2-gasbescherming hebben een lage taaiheid en worden daarom niet gebruikt bij het lassen van staal bij lage temperaturen.
Wolfraam-argonbooglassen (TIG-lassen) wordt meestal handmatig uitgevoerd en de laswarmte-inbreng is beperkt tot 9-15KJ/cm. Hoewel lasverbindingen volledig bevredigende eigenschappen hebben, zijn ze daarom volkomen ongeschikt als de staaldikte groter is dan 12 mm.
MIG-lassen is de meest gebruikte automatische of semi-automatische lasmethode bij het lassen van staal bij lage temperaturen. De laswarmte-invoer bedraagt 23-40KJ/cm. Volgens de druppeloverdrachtsmethode kan deze in drie typen worden verdeeld: kortsluitoverdrachtsproces (lagere warmte-inbreng), jetoverdrachtsproces (hogere warmte-inbreng) en pulsjetoverdrachtsproces (hoogste warmte-inbreng). Kortsluitovergang MIG-lassen heeft het probleem van onvoldoende penetratie en het defect van slechte smelting kan optreden. Soortgelijke problemen bestaan met andere MIG-fluxen, maar in een andere mate. Om de boog geconcentreerder te maken en een bevredigende penetratie te bereiken, kunnen enkele tot tientallen procenten CO2 of O2 als beschermgas in zuiver argon worden geïnfiltreerd. Geschikte percentages moeten worden bepaald door middel van tests voor het specifieke staal dat wordt gelast.
3) Selectie van lasmaterialen
Lasmaterialen (inclusief lasdraad, lasdraad en vloeimiddel, enz.) moeten over het algemeen gebaseerd zijn op de gebruikte lasmethode. Gezamenlijke vorm en groefvorm en andere noodzakelijke kenmerken om uit te kiezen. Bij lagetemperatuurstaal is het belangrijkste om op te letten dat het lasmetaal voldoende taaiheid bij lage temperatuur heeft om te passen bij het basismetaal, en dat het gehalte aan diffundeerbare waterstof daarin wordt geminimaliseerd.
Xinfa-lassen heeft een uitstekende kwaliteit en een sterke duurzaamheid. Raadpleeg voor meer informatie:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Gedeoxideerd aluminiumstaal
Gedeoxideerd aluminiumstaal is een staalsoort die zeer gevoelig is voor de invloed van de afkoelsnelheid na het lassen. De meeste elektroden die worden gebruikt bij het handmatig booglassen van gedeoxideerd aluminiumstaal zijn Si-Mn-elektroden met een laag waterstofgehalte of 1,5% Ni- en 2,0% Ni-elektroden.
Om de warmte-inbreng bij het lassen te verminderen, past aluminium gedeoxideerd staal over het algemeen alleen meerlaags lassen toe met dunne elektroden van ≤¢3 ~ 3,2 mm, zodat de secundaire warmtecyclus van de bovenste laslaag kan worden gebruikt om de korrels te verfijnen.
De slagvastheid van het lasmetaal dat is gelast met een elektrode uit de Si-Mn-serie zal bij 50℃ scherp afnemen naarmate de warmte-inbreng toeneemt. Wanneer de warmte-inbreng bijvoorbeeld toeneemt van 18KJ/cm naar 30KJ/cm, zal de taaiheid meer dan 60% verliezen. Laselektroden uit de 1,5% Ni-serie en 2,5% Ni-serie zijn hier niet zo gevoelig voor, dus voor het lassen kunt u het beste dit soort elektrode kiezen.
Ondergedompeld booglassen is een veelgebruikte automatische lasmethode voor gedesoxideerd aluminiumstaal. De lasdraad die gebruikt wordt bij ondergedompeld booglassen is bij voorkeur van het soort dat 1,5-3,5% nikkel en 0,5-1,0% molybdeen bevat.
Volgens de literatuur kan met 2,5% Ni – 0,8% Cr – 0,5% Mo of 2% Ni lasdraad, gecombineerd met de juiste flux, de gemiddelde Charpy-taaiheidswaarde van het lasmetaal bij -55°C 56-70 J (5,7) bereiken. ~7,1 kgf.m). Zelfs wanneer 0,5% Mo-lasdraad en een basisflux van een mangaanlegering worden gebruikt, kan er nog steeds lasmetaal met ν∑-55=55J (5,6Kgf.m) worden geproduceerd, zolang de warmte-inbreng onder de 26KJ/cm wordt gehouden.
Bij het selecteren van flux moet aandacht worden besteed aan de afstemming van Si en Mn in het lasmetaal. Testbewijs. De verschillende Si- en Mn-gehalten in het lasmetaal zullen de Charpy-taaiheidswaarde aanzienlijk veranderen. De Si- en Mn-gehalten met de beste taaiheidswaarde zijn 0,1 ~ 0,2% Si en 0,7 ~ 1,1% Mn. Bij het selecteren van lasdraad en Houd hier rekening mee bij het solderen.
Wolfraam-argonbooglassen en metaal-argonbooglassen worden minder gebruikt in gedeoxideerd aluminiumstaal. Bovenstaande lasdraden voor onderpoederlassen kunnen ook gebruikt worden voor argonbooglassen.
(2) 2,5Ni staal en 3,5Ni
Het onderpoederbooglassen of MIG-lassen van 2,5Ni-staal en 3,5Ni-staal kan over het algemeen worden gelast met dezelfde lasdraad als het basismateriaal. Maar net zoals Wilkinson-formule (5) laat zien, is Mn een heetscheurremmerelement voor laag-nikkel-lage-temperatuurstaal. Het is zeer nuttig om het mangaangehalte in het lasmetaal op ongeveer 1,2% te houden om hete scheuren zoals boogkraterscheuren te voorkomen. Hiermee moet rekening worden gehouden bij de keuze van de combinatie lasdraad en flux.
3,5Ni-staal heeft de neiging getemperd en bros te worden, dus na een warmtebehandeling na het lassen (bijvoorbeeld 620°C x 1 uur, daarna afkoelen van de oven) om restspanningen te elimineren, zal ν∑-100 scherp dalen van 3,8 Kgf.m naar 2.1Kgf.m kan niet langer aan de eisen voldoen. Het lasmetaal gevormd door lassen met lasdraad uit de 4,5% Ni-0,2% Mo-serie heeft een veel kleinere neiging tot verbrossing door de temperatuur. Het gebruik van deze lasdraad kan de bovengenoemde problemen vermijden.
(3) 9Ni-staal
9Ni-staal wordt gewoonlijk met warmte behandeld door afschrikken en ontlaten of tweemaal normaliseren en ontlaten om de taaiheid bij lage temperaturen te maximaliseren. Maar het lasmetaal van dit staal kan niet zoals hierboven met warmte worden behandeld. Daarom is het moeilijk om een lasmetaal te verkrijgen met een taaiheid bij lage temperaturen die vergelijkbaar is met die van het basismetaal als er lastoevoegmaterialen op ijzerbasis worden gebruikt. Momenteel worden voornamelijk lasmaterialen met een hoog nikkelgehalte gebruikt. De door dergelijke lasmaterialen afgezette lassen zullen volledig austenitisch zijn. Hoewel het de nadelen heeft van een lagere sterkte dan het 9Ni-stalen basismateriaal en zeer dure prijzen, is brosse breuk er niet langer een serieus probleem voor.
Uit het bovenstaande kan worden bekend dat, omdat het lasmetaal volledig austenitisch is, de taaiheid bij lage temperaturen van het lasmetaal dat wordt gebruikt voor het lassen met elektroden en draden volledig vergelijkbaar is met die van het basismetaal, maar dat de treksterkte en de vloeigrens gelijk zijn aan die van het lasmetaal. lager dan het basismetaal. Nikkelhoudend staal is zelfhardend, daarom besteden de meeste elektroden en draden aandacht aan het beperken van het koolstofgehalte om een goede lasbaarheid te bereiken.
Mo is een belangrijk versterkend element in lasmaterialen, terwijl Nb, Ta, Ti en W belangrijke versterkende elementen zijn, waaraan bij de selectie van lasmaterialen de volle aandacht is besteed.
Wanneer dezelfde lasdraad wordt gebruikt voor het lassen, zijn de sterkte en taaiheid van het lasmetaal bij ondergedompeld booglassen slechter dan die bij MIG-lassen, wat kan worden veroorzaakt door de vertraging van de afkoelsnelheid van de las en de mogelijke infiltratie van onzuiverheden of Si uit de stroom van.
3. A333-GR6 lassen van stalen buizen bij lage temperatuur
1) Lasbaarheidsanalyse van A333-GR6-staal
A333-GR6-staal behoort tot lagetemperatuurstaal, de minimale bedrijfstemperatuur is -70 ℃ en wordt meestal geleverd in genormaliseerde of genormaliseerde en getemperde toestand. A333-GR6-staal heeft een laag koolstofgehalte, dus de neiging tot verharding en de neiging tot koudscheuren zijn relatief klein, het materiaal heeft een goede taaiheid en plasticiteit, het is over het algemeen niet gemakkelijk om verhardings- en scheurdefecten te veroorzaken en heeft een goede lasbaarheid. ER80S-Ni1 argonbooglasdraad kan worden gebruikt. Met de W707Ni-elektrode kunt u argon-elektrisch verbindingslassen gebruiken, of ER80S-Ni1 argonbooglasdraad gebruiken en volledig argonbooglassen gebruiken om een goede taaiheid van de lasverbindingen te garanderen. Het merk argonbooglasdraad en -elektrode kan ook producten kiezen met dezelfde prestaties, maar deze kunnen alleen worden gebruikt met toestemming van de eigenaar.
2) Lasproces
Voor gedetailleerde lasprocesmethoden verwijzen wij u naar het lasprocesinstructieboek of WPS. Tijdens het lassen worden I-type stootlassen en volledig argonbooglassen toegepast voor buizen met een diameter kleiner dan 76,2 mm; voor buizen met een diameter groter dan 76,2 mm worden V-vormige groeven gemaakt en wordt de methode van argon-elektrisch combinatielassen met argonboogpriming en meerlaagse vulling gebruikt of de methode van volledig argonbooglassen. De specifieke methode is om de overeenkomstige lasmethode te selecteren op basis van het verschil in buisdiameter en buiswanddikte in de WPS die is goedgekeurd door de eigenaar.
3) Warmtebehandelingsproces
(1) Voorverwarmen vóór het lassen
Wanneer de omgevingstemperatuur lager is dan 5 °C, moet het laswerk worden voorverwarmd en bedraagt de voorverwarmingstemperatuur 100-150 °C; het voorverwarmingsbereik bedraagt 100 mm aan beide zijden van de las; het wordt verwarmd met een oxyacetyleenvlam (neutrale vlam) en de temperatuur wordt gemeten. De pen meet de temperatuur op een afstand van 50-100 mm van het midden van de las, en de temperatuurmeetpunten zijn gelijkmatig verdeeld om de temperatuur beter te kunnen controleren .
(2) Warmtebehandeling na het lassen
Om de kerftaaiheid van lagetemperatuurstaal te verbeteren, zijn de doorgaans gebruikte materialen afgeschrikt en getemperd. Een onjuiste warmtebehandeling na het lassen verslechtert vaak de prestaties bij lage temperaturen, waaraan voldoende aandacht moet worden besteed. Daarom wordt, afgezien van de omstandigheden van een grote lasdikte of zeer ernstige beperkingen, de warmtebehandeling na het lassen gewoonlijk niet uitgevoerd voor lagetemperatuurstaal. Voor het lassen van nieuwe LPG-pijpleidingen in CSPC is bijvoorbeeld geen warmtebehandeling na het lassen vereist. Als bij sommige projecten inderdaad een warmtebehandeling na het lassen vereist is, moeten de verwarmingssnelheid, de constante temperatuurtijd en de afkoelsnelheid van de warmtebehandeling na het lassen strikt in overeenstemming zijn met de volgende voorschriften:
Wanneer de temperatuur boven 400 ℃ stijgt, mag de verwarmingssnelheid niet hoger zijn dan 205 × 25/δ ℃/h en niet hoger dan 330 ℃/h. De constante temperatuurtijd moet 1 uur per 25 mm wanddikte zijn, en niet minder dan 15 minuten. Tijdens de constante temperatuurperiode moet het temperatuurverschil tussen de hoogste en de laagste temperatuur lager zijn dan 65 ℃.
Na een constante temperatuur mag de koelsnelheid niet groter zijn dan 65 × 25/δ ℃/h en niet groter dan 260 ℃/h. Natuurlijke koeling is toegestaan onder de 400℃. TS-1 type warmtebehandelingsapparatuur bestuurd door een computer.
4) Voorzorgsmaatregelen
(1) Verwarm strikt voor volgens de voorschriften en controleer de temperatuur van de tussenlaag, en de temperatuur van de tussenlaag wordt geregeld op 100-200 ℃. Elke lasnaad moet in één keer worden gelast en als deze wordt onderbroken, moeten langzaam afkoelende maatregelen worden genomen.
(2) Het is ten strengste verboden om het oppervlak van het laswerk door de boog te bekrassen. De boogkrater moet worden opgevuld en de defecten moeten worden geslepen met een slijpschijf wanneer de boog gesloten is. De verbindingen tussen lagen van meerlaags laswerk moeten verspringend zijn.
(3) Controleer strikt de lijnenergie, gebruik kleine stroom, lage spanning en snel lassen. De laslengte van elke W707Ni-elektrode met een diameter van 3,2 mm moet groter zijn dan 8 cm.
(4) De bedrijfsmodus korte boog en geen zwenkbeweging moet worden toegepast.
(5) Het volledige penetratieproces moet worden toegepast en moet worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de vereisten van de lasprocesspecificatie en de lasproceskaart.
(6) De versterking van de las is 0 ~ 2 mm en de breedte van elke zijde van de las is ≤ 2 mm.
(7) Niet-destructief onderzoek kan worden uitgevoerd binnen ten minste 24 uur nadat de visuele lasinspectie is gekwalificeerd. Stiklassen van pijpleidingen zijn onderworpen aan JB 4730-94.
(8) Standaard “Drukvaten: niet-destructief testen van drukvaten”, gekwalificeerd voor klasse II.
(9) Lasreparaties moeten worden uitgevoerd vóór de warmtebehandeling na het lassen. Als reparatie na de warmtebehandeling noodzakelijk is, moet de lasnaad na reparatie opnieuw worden verwarmd.
(10) Als de geometrische afmeting van het lasoppervlak de norm overschrijdt, is slijpen toegestaan en mag de dikte na het slijpen niet minder zijn dan de ontwerpvereiste.
(11) Bij algemene lasfouten zijn maximaal twee reparaties toegestaan. Als de twee reparaties nog steeds niet zijn goedgekeurd, moet de las worden afgesneden en opnieuw worden gelast volgens het volledige lasproces.
Posttijd: 21 juni 2023
